מנהיגים בטכנולוגיה מולקולה אחת
למרות המגבלות על הרגישות, המהירות והגודל של רצף השגה, שיטת הסידור החדשה המתוארת ב- PNAS הייתה חדשנית והראתה הבטחה מספקת כדי לתפוס את העין של בעלי הון סיכון שפנו לפרופסור על השקעה בטכנולוגיה שלו. חייב להיות משהו על הטכניקה כי מה המשקיעים סיכון מחפשים כי זה היה הראשון , על פי חבר צוות זמן רב ומנהל בכיר של מחקר, ד"ר טימותי האריס ... המשקיעים סיכון בדרך כלל לא להתקרב המדענים, זה להיפך !
פרסום ה- PNAS פורסם ב -1 באפריל 2003, הסיבוב הראשון של מימון חברה חדשה החל ב -19 בדצמבר 2003, וב -2 בינואר 2004 פתחה הליקוס את שעריה עם 5 עובדים, ביניהם ד"ר האריס, מומחה על מדע המדידה וטכנולוגיה מולקולה אחת. הליקוס נמצאת כיום בקיימברידג 'MA, ארה"ב, ולאחר 2 סיבובים של מימון השקעות, וכמו בהנפקה ב -27 במאי 2007, היא נסחרת כיום בנאסד"ק: HLCS .
Helicos מתמחה בטכנולוגיות לניתוח גנטי, בפרט, בטכנולוגיית מולקולה חד-כיוונית (tSMS TM ) , המאומתת עם רצף הגנום של וירוס ה- M13 כמתואר במגזין Science בחודש אפריל 2008. פלטפורמת tSMS TM הייחודית משתמשת ב- HeliScope TM Single מולקולה רצף .
לדברי ד"ר האריס, פרויקט מסוים זה החל בינואר 2004, וביוני 2005 הם הצליחו לסדר את נגיף ה- M13, רצף רלוונטי מבחינה רפואית, המתואר במאמר המדע.
כיצד פועל tSMS TM ?
חוט של דנ"א על זוגות 100-200 בסיס הוא חתך לשברים קטנים יותר באמצעות אנזימים הגבלה , זנבות polyA מתווספים. גדילים מקוצרים הם הכלאה מכן את צלחת תא זרימה Helicos, אשר יש מיליארדי של שרשראות polyT קשורה אל פני השטח שלה. כל תבנית הכלאה הוא רצף בבת אחת. לכן מיליארדים לכל ריצה ניתן לקרוא. תיוג מבוצע "quads" המורכב של 4 מחזורים כל, עבור כל אחד מארבעת הבסיסים נוקליאוטידים. בסיסים פלורסנט שכותרתו מתווספים, לייזר בתוך המכשיר מאיר את התווית, לוקח קריאה של אילו גדילים לקחו את הבסיס המסומן בפרט. התווית נבקעת ואז המחזור הבא מתחיל בבסיס חדש. לאחר התא הזרימה טופלה עם כל בסיס (4 מחזורים), מרובע הושלם, אחד חדש מתחיל שוב עם בסיס נוקליאוטידים הראשונית.
נכון לעכשיו, HeliScope TM יכול לקרוא שברי DNA של כ 55 זוגות בסיסיים אורך. בסיסים יותר ברצף, נמוך יותר את אחוז גדילי כי ניתן להשתמש במדגם, כי כמה גדילים להפסיק להאריך במהלך התהליך.
עבור קורא של 20 בסיסים בערך, כ 86% של גדילי ניתן להשתמש. עבור קורא יותר (55 + זוגות בסיס) אחוז זה טיפות על 50%.
היתרונות של מולקולה אחת
בעוד מספר חברות אחרות מציעות טכנולוגיות שונות של ריצוף סינתזה עם פלטפורמות תפוקה גבוהות, ריאגנטים שונים שונים, בעלויות דומות, וקריאות קצרות של 25-40 זוגות בסיס, רק Helicos קורא את רצף ה- DNA אחד נוקליאוטידים בכל פעם עם פטנט שלהם טכניקת תיוג רגישה מספיק כדי לאפשר קריאה על מולקולה אחת. שיטות אחרות דורשות כי ה- DNA יהיה מוגבר (באמצעות PCR ) לעשות מספר (מיליוני) עותקים לפני רצף. זה מציג את הפוטנציאל במידה משמעותית של חוסר דיוק עקב טעויות עיבוד על ידי אנזימים פולימראז במהלך הגברה.
החל מאפריל 2008, HeliScopeTM היה מסוגל, ככל הנראה, רצף של מיליארדי בסיסי נוקליאוטידים ליום.
Helicos הוא חבר של קואליציה רפואה מותאמת אישית וקיבל "1000 $ הגנום" מימון מענק. 1000 $ הגנום ביום אחד הוא מטרה צפויה כי ידרוש ברצף לעבד מיליארדי בסיסים לשעה. נכון לעכשיו, אב טיפוס אב טיפוס ייקח שנים כדי לזהות גנום שלם, אשר יעלה הרבה יותר מ 1000 $.
היישומים עבור הטכנולוגיה tSMSTM הם רבים, כולל זיהוי של גנטי וריאציות בבני אדם ומינים אחרים לקביעת סיבות של המחלה, עמידות אנטיביוטית חיידקים, גבריות בוירוסים ועוד. היכולת לזהות גן יחיד ללא הגברה יש שימושים פוטנציאליים רבים במיקרוביולוגיה סביבתית, כמו טכניקות גנטיות משמשים לעתים קרובות כדי לזהות מיקרואורגניזמים קיימא, לא תרבותית או אלה שנמצאו בקרקע ומטריצות אחרות האוסרות בידוד בשיטות הנוכחי. יתר על כן, טבעו של דגימות סביבתיות לעתים קרובות מציג קשיים הגברה הגן באמצעות PCR, בשל בעיות זיהום. עם זאת, קשיים אלה גם צריך להיות להתגבר על מנת האנזימים פולימראז המשמש tSMSTM לתפקד ללא הפרעה.
התיאוריה שמאחורי רצף המולקולה החד-בסיסית היא בסיסית למדי, ותהיתם מדוע אף אחד לא חשב עליה קודם. למרות שזה נשמע פשוט מספיק, ישנם מרכיבים טכניים רבים המעורבים בפיתוח פלטפורמות כאלה, והרבה אתגרים כדי לשמור על Helicos עסוק, כולל פיתוח של תגובות כימיות חדשות ריאגנטים, צלחות וקוראים תפוקה גבוהה. היכולת לזהות פלואורסצנציה של תווית אחת על בסיס אחד דורש מכשור רגיש מאוד , וכימיה עבור תיוג אותות האות צריך להיות בדיוק כדי למזער הפרעות ולייעל את הנאמנות של פולימראז DNA כפי שהוא מוחל על תבניות משותקת ו שכותרתו נוקליאוטידים. אלה הם חלק האתגרים העומדים בפני Helicos כפי שהיא ממשיכה לפתח את הטכנולוגיה הזו בתקווה של יום אחד לספק את 1000 $, יום אחד הגנום האנושי.